ристых мягких материалов они могут обеспечивать необходимую звукоизоляцию, а не только звукопоглощение.
Для оптимального уменьшения уровня шума в кабине (кузове) целесообразно одновременное применение всех средств защиты от распространения звука. Например, наружный стальной лист покры- вают изнутри амортизирующим материалом (вдвое толще листа), пространство между наружным и внутренним листами заполняют стекловолокном плотностью 50 кг/м3, а внутреннюю обшивку выпол- няют из листа с отверстиями. Большое значение при этом имеют по- крытие и заполнитель: толщина заполнителя должна быть 50…100 мм, а масса покрытия должна составлять 15…20% массы наружного листа (обычно толщина его равна двум толщинам листа).
Для исключения передачи звуковых колебаний корпус рулевой колонки покрывают слоем пластмассы толщиной 2…3 мм, а полость между корпусом и валом заполняют эластичным пенополиуретаном. Все тяги и трубопроводы, входящие в кабину (кузов), также покры- вают пластмассой. Кроме того, обеспечивают полную герметизацию кабины (салона), так как наличие даже незначительных неплотностей делает неэффективной всю работу по защите от шума.
Виброизоляция является средством уменьшения динамических нагрузок, передаваемых от источника. Эффективность виброизоля- ции, характеризующая снижение уровня колебаний защищенных кон- струкций, одинакова при защите виброизолируемого объекта от внешних колебаний и защите связанных с ним конструкций.
Виброизоляция в реальных конструкциях в принципе не может осуществляться без вибропоглощения, которое заключается в преоб- разовании колебательной энергии в тепловую вследствие потерь энергии вибрации, имеющих место в обычных конструкционных ма- териалах или в специальных вибропоглощающих материалах и кон- струкциях. Потери в последних во много раз превосходят потери в обычных конструкционных материалах.
Вибропоглощение осуществляется путем нанесения вибропог- лощающих покрытий на агрегаты и сборочные единицы трактора и автомобиля, применения конструкционных материалов с повышен- ными гистерезисными потерями, различных демпферов колебаний и локальных вибропоглотителей.
13.5. Нормализация микроклимата в кабине (салоне) и защита воздушной среды от вредных примесей
В соответствии со стандартами кабины должны оборудоваться устройством для нормализации микроклимата. Поскольку тракторы и
339
автомобили используются практически во всех климатических зонах и эксплуатируются в течение всего года, то для нормализации микро- климата в кабине необходимы устройства для отопления, вентиля- ции, охлаждения и очистки воздуха - установки кондиционирования воздуха.
Общим функциональным узлом системы нормализации микро- климата (СНМ) кабин является вентиляционный блок, обеспечиваю- щий необходимую подачу воздуха. Его основу составляет, как прави- ло, радиальный центробежный вентилятор со спиральным корпусом, рабочим колесом с лопатками определенного профиля и приводным электродвигателем.
СНМ, применяемая на тракторах МТЗ-80/82 (рис. 13.14), состо- ит из наружного воздухозаборника 1 с фильтрами грубой 2 и тонкой 3 очистки воздуха, внутреннего воздухозаборника 4, водяного бака 5 с фильтром, корпуса с отопителем и охладителем, системы подачи и распределения охлажденного или подогретого воздуха.
Радиатор 6 отопителя шлангами 7 и 8 соединен с системой ох- лаждения двигателя. При открывании запорного крана 9 горячая вода из системы охлаждения поступает в радиатор отопителя. Центробеж- ный вентилятор 10, приводимый в движение электродвигателем 11, подает очищенный наружный воздух к радиатору 6. Нагретый воздух через систему воздухораспределения поступает в кабину трактора. Степень его подогрева регулируется рециркуляционным люком и за- слонками.
Рис. 13.14. Схема СНМ тракторов МТЗ-80/82
340
Под действием разрежения, возникающего от прохождения струи сжатого воздуха из трубки 12 над водяной трубой, вода по- ступает из бака 5 по трубкам 13 к распылителям 14. Сжатый воздух подается от ресивера 15 пневмосистемы трактора. Наружный очи- щенный воздух, направляемый вентилятором в корпус блока, отдает теплоту на испарение поступающей из распылителей воды, увлажня- ясь при этом, и поступает через систему воздухораспределения в ка- бину.
Влетний период охлаждение воздуха в кабине происходит за счет отбора теплоты от него на испарение распыленной воды.
Для нормальной работы охладительной установки требуется пе- риодическая промывка фильтров и доливка через 5...6 ч работы воды
вбак 5.
Всовременных конструкциях тракторов и автомобилей широкое распространение получают установки кондиционирования воздуха.
Кондиционирование воздуха - это процесс, при котором воздух охлаждается, очищается и высушивается прежде чем поступит в ка- бину (салон) или циркулирует внутри кабины (салона) при рецирку- ляции воздуха. Обычно, система кондиционирования выносит тепло- ту из кабины (кузова) трактора и автомобиля в атмосферу.
Обычная система кондиционирования способна поддерживать в
кабине (салоне) на 10…15 оС ниже, чем за его пределами.
Для получения низких температур используют физические про- цессы, которые сопровождаются поглощением теплоты.
Совокупность технических устройств, необходимых для осуще- ствления холодильного цикла, называется в общем случае холодиль- ной машиной. В зависимости от используемого хладагента кондицио- неры делят на две группы: паровые и газовые. В испарителе парового кондиционера происходит испарение хладагента при подводе к нему теплоты от охлаждаемого объекта, а в конденсаторе при отводе теп- лоты от хладагента в окружающую среду (в воздух или в воду) - его конденсация. В паровых кондиционерах в качестве хладагента ис- пользуются аммиак и хладон - фтористые или хлористые производ- ные предельных углеводородов. В газовых кондиционерах в качестве хладагента используется воздух.
В зависимости от способа подачи хладагента в конденсатор раз- личают парокомпрессионные, абсорбционные и пароэжекторные па- ровые кондиционеры. В паровых и газовых (воздушных) кондиционе- рах рабочий цикл осуществляется за счет механической работы ком- прессора. В абсорбционных и пароэжекторных кондиционерах рабо- чий цикл осуществляется в результате подвода теплоты.
По принципу действия кондиционеры можно разделить на сле-
341
дующие типы: с воздушной холодильной машиной; термоэлектриче- ские; испарительные; абсорбционные; пароэжекторные и пароком- прессионные. Для непрерывного охлаждения требуется по меньшей мере три тела: охлаждаемое (воздух в салоне автомобиля); приемник теплоты (окружающая среда) и третье, переносящее теплоту от пер- вого ко второму, называемое хладагентом. Таким образом, хладагент, претерпевая ряд изменений, должен быть возвращен в первоначаль- ное состояние и непрерывно совершать круговой цикл. На одном из участков цикла хладагент в результате теплообмена получает теплоту из кабины (салона) трактора или автомобиля, которую необходимо передать приемнику теплоты (окружающей среде). Температура ок- ружающей среды выше температуры хладагента, поэтому самопроиз- вольно такой переход теплоты невозможен. Для этого на другом уча- стке цикла к хладагенту необходимо подводить энергию в виде рабо- ты или теплоты для повышения его температуры настолько, чтобы хладагент мог передать полученную в предшествующих процессах теплоту окружающей среде.
В испарителе парокомпрессионного кондиционера происходит испарение хладагента (кипение) при подводе теплоты из кабины (са- лона), а в конденсаторе при отводе теплоты от хладагента в окру- жающую среду - его конденсация. В парокомпрессионных кондицио- нерах используются аммиак и хладоны - фтористые и хлористые про- изводные предельных углеводов.
Обеспечение требуемых температур кипения и конденсации хладагента в цикле парокомпрессионного кондиционера машины осуществляется за счет механической работы компрессора.
Работа кондиционера заключается в следующем (рис. 13.15). Компрессор 1 охлаждения приводится в движение поликлиноремен- ной передачей от шкива коленчатого вала двигателя. В компрессоре происходит сжатие хладоносителя (рабочего газа кондиционера) до давления порядка 3 МПа. При этом газ сильно нагревается. Газ, по- ступающий после компрессора в конденсатор 3, охлаждается благо- даря потоку набегающего воздуха от вентилятора 4. При этом газ конденсируется и превращается в жидкость.
Под высоким давлением жидкость проходит через испаритель 11, охлажденная жидкость отбирает теплоту от продуваемого венти- лятором 4 через него воздуха. Охлажденный воздух поступает в салон автомобиля. Вследствие снижения давления с помощью редукцион- ного клапана 14, рабочее тело в газообразном состоянии под низким давлением поступает назад в компрессор. Цикл повторяется до беско- нечности, пока работает компрессор. Включение компрессора конди- ционера происходит благодаря команде с электронного блока управ-
342
ления климатической системой на электромагнитное или фрик- ционное сцепление, вмонтированное в шкив компрессора.
Рис. 13.15. Контур охлаждения системы кондиционирования воздуха:
1 - компрессор; 2 – электромагнитное или фрикционное сцепление (для выполнения функций включения-выключения компрессора); 3 - конденсатор; 4 - вспомогательный вентилятор; 5, 7 - датчики давления; 6 - фильтр-осушитель; 8 - температурный выклю- чатель; 9 - термодатчик; 10 - поддон для конденсата; 11 - испаритель; 12 - вентилятор испарителя; 13 - выключатель вентилятора; 14 - редукционный клапан
Автомобильные фирмы начинают использовать климатические системы с центральным совмещенным блоком отопления и охлажде- ния, блоком воздухозаборника с вентилятором и заслонкой рецирку- ляции; при этом блок воздухозаборника с вентилятором находится сбоку от блока отопления и охлаждения. Такая конструкция более компактна и находит все большее применение на легковых автомоби- лях.
Преимущества такой схемы особенно проявляются при исполь- зовании в салоне автомобиля так называемой многозонной климати- ческой системы, когда воздух обрабатывается в центральном совме- щенном и дополнительном блоке, установленном в задней части са- лона автомобиля. При этом многозонная климатическая система ком- плектуется более компактными теплообменниками суммарной мощ- ностью, не уступающей теплообменнику при системе с центральным совмещением, а пассажиры в передней части салона и на задних си-
343
деньях получают возможность самостоятельно управлять комфортом по своему желанию.
Разработка и внедрение компактных и высокоэффективных пая- ных алюминиевых и медных теплообменников новых конструкций позволяет разработчикам климатических систем оснащать современ- ные легковые автомобили более компактными, но более производи- тельными блоками обработки воздуха.
При этом появилась возможность объединить в компактный единый узел (моноблок) элементы климатической системы такие, как: отопитель, блок охлаждения, вентилятор с воздухозаборником и за- слонкой рециркуляции, систему заслонок распределителя обработан- ного воздуха и даже фильтр очистки воздуха.
Важное значение имеет разработка систем управления климати- ческими системами.
Применение климатической системы с ручным управлением предполагает регулирование в ручном режиме температуры и пере- ключение расходов, направлений потоков воздуха в зависимости от условий окружающей среды и температуры воздуха внутри салона.
Климатическая установка с автоматической системой управле- ния представляет собой систему, позволяющую автоматически под- держивать заданные параметры воздуха в салоне автомобиля при лю- бых внешних погодных условиях, определенных техническими ус- ловиями на установку.
Автоматическая система управления климатической системой позволяет освободить водителя от сложных операций по управлению параметрами воздуха.
На современных легковых автомобилях применяют автоматиче- ские системы управления двух типов:
-автоматическую систему на базе электрических приборов (климатическая система);
-автоматическую систему с электронным управлением (климат
-контроль).
Климат-контроль автоматически управляет охлаждением или нагревом воздуха, поддерживая, таким образом, температуру в салоне
вопределенном диапазоне, заданном пассажирами.
Внастоящее время существуют большое количество систем с климат-контролем. Каждый автопроизводитель адаптирует систему того или иного типа под конкретную модель автомобиля.
Системы с автоматическим регулированием содержат те же элементы, что и системы конвективного кондиционирования, но обычно добавляется дополнительное управление компрессором. Об- щее управление системой осуществляет блок электронного управле-
344
ния, как отдельный для климат-контроля, так и общий - электронной системы управления двигателем.
Датчики, расположенные снаружи и/или внутри автомобиля, снабжают систему управления информацией о внутренней и наруж- ной температурах. В соответствии с этой информацией, система осу- ществляет управление отоплением и/или охлаждением, сообразуясь с требованиями пассажиров.
Управление температурой воздуха внутри салона автомобиля осуществляется открытием или закрытием различных жалюзи возду- ховодов, а также скоростью вращения вентилятора, прогоняющего воздух через матрицу отопителя и испарителем. На некоторых моде- лях автомобилей имеются жалюзи даже в корпусе между матрицей отопителя и испарителем. Если воздух в салоне требуется нагреть, то жалюзи открываются, давая возможность отводить от отопителя в са- лон большее количество теплоты. Если требуется подать в салон большее количество холодного воздуха, то жалюзи закрываются. Это ограничивает теплоотвод от отопителя и увеличивает охлаждающее действие испарителя.
Автоматическая система на базе электрических приборов (кли- матическая система) автоматически контролирует и поддерживает температуру и скорость воздушных потоков в кабине автомобиля. Здесь переключение режимов отопления и вентиляции или охлажде- ния, переключение направления потоков воздуха в режиме рецирку- ляции или приточного воздуха производится в ручном режиме.
Автоматическая система с электронным управлением (климат - контроль) имеет в своем составе микрокомпьютер с дисплеями раз- личных типов, позволяющий дополнительно к функциям автоматиче- ского поддержания заданной температуры управлять переключением режимов работы системы (отопление, вентиляция, охлаждение), по- дачей воздуха в ступенчатом или бесступенчатом режиме и переклю- чением направлений потоков воздуха внутри салона по зонам в зави- симости от внешних и внутренних условий.
Важное место в системе вентиляции кабины (салона) трактора и автомобиля занимает очистка вентиляционного воздуха от пыли.
Самым распространенным способом очистки вентиляци- онного воздуха от пыли в кабинах является его фильтрация в фильтрах из картона, синтетических волокнистых материалов, модифицированного пенополиуретана и др. Однако, для эф- фективного использования таких фильтров, отличающихся небольшой пылеемкостью и меньшим числом технических обслуживаний, необходимо снижать концентрацию пыли на входе в фильтр. Для этого на входе в фильтр устанавливают
345
пылеотделители инерционного типа с непрерывным удалени- ем уловленной пыли для предварительной очистки воздуха.
Высокая экономичность и универсальность устройств обеспы- ливания воздуха кабин тракторов и автомобилей может быть достиг- нута, если в них применять эффективный малогабаритный пылеотде- литель.
В настоящее время имеется целый ряд разработок систем венти- ляции кабин, в которых применяется ротационный пылеотделитель того или иного типа.
На рис. 13.16 показана принципиальная схема блока отопителя легкового автомобиля с устройством обеспыливания воздуха.
На входе в радиатор отопителя установлен ротационный пыле- отделитель 1, имеющий корпус, сепарационный ротор с каналами, па- раллельными оси вращения, диагональный вентилятор на входе в ро- тор и спрямляющий аппарат на выходе из ротора. Привод ротора осуществляется от электродвигателя. Сочетание с пылеотделителем диагонального вентилятора на входе в ротор и спрямляющего аппара- та на выходе из ротора позволило получить высокие аэродинамиче- ские параметры пылеотделителя.
Рис. 13.16. Блок отопителя автомобиля с пылеотделителем :
1 - ротационный пылеотделитель; 2 - крышка; 3 - воздухозаборник; 4 - дефлек- тор; 5 - крышка обводного канала; 6 - радиатор отопителя; 7 - нижний люк; 8 - выброс пыли
Принципиальная схема установки кондиционирования воздуха каби- ны трактора представлена на рис. 13.17. Конструкция выполнена на базе хладоновой холодильной машины, которая регулирует температуру посту- пающего в кабину очищенного воздуха. Система заполняется жидким фре-
346
оном под давлением. Воздух перед входом в кабину проходит через фильтр и теплообменник испарителя 4.
Температура охлажденного воздуха регулируется термостатом 5, ко- торый включает и выключает электромагнитную муфту привода компрес- сора 8. Вал компрессора приводится во вращение от вала двигателя через клиноременную передачу.
Рис. 13.17. Принципиальная схема конструкции кондиционера кабины трактора:
1 - терморегулирующий вентиль; 2 - датчик температуры; 3 - перепускной трубопро- вод; 4 - теплообменник испарителя; 5 - термостат; 6 - нагнетательный патрубок ком- прессора; 7 - всасывающий патрубок компрессора; 8 - компрессор; 9 - датчик контроля температуры; 10 - теплообменник конденсатора; 11 - ресивер
Компрессор забирает пары фреона низкого давления из теплообмен- ника испарителя 4 и нагнетает в теплообменник 10 конденсатора. В кон- денсаторе пары фреона превращаются в жидкий фреон, который через ре- сивер 11 поступает в теплообменник 4 испарителя. В испарителе жидкий фреон, расширяясь, превращается в парообразный и охлаждается. Воздух, проходя через теплообменник испарителя, охлаждается и поступает в ка-
347